紅外熱像儀在變壓器上的應(yīng)用

何整杰

（國網(wǎng)慈溪市供電公司，浙江慈溪 315300）

紅外熱像儀在變壓器上的應(yīng)用

何整杰

（國網(wǎng)慈溪市供電公司，浙江慈溪 315300）

本文介紹了紅外檢測技術(shù)，通過使用紅外熱像儀可以有效測量變壓器油枕實(shí)際油位，起到實(shí)時(shí)監(jiān)測油位的效果，消除了假油位帶來的事故隱患，提高設(shè)備供電可靠性。

紅外檢測 紅外熱像儀 變壓器 假油位

紅外監(jiān)測技術(shù)是通過測量高壓設(shè)備的某部位溫度來判定熱故障，它的技術(shù)優(yōu)勢是實(shí)效性較強(qiáng)、精度高，可在一定距離內(nèi)遙測，也可直觀連續(xù)測定、顯示溫度的梯度圖像[1]。隨著紅外熱像診斷技術(shù)的推廣應(yīng)用，電力系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備接點(diǎn)類故障大大減少，對(duì)導(dǎo)體監(jiān)督、絕緣監(jiān)督的有效性和必要性日益明顯。因此，人們對(duì)該技術(shù)的期望也高漲起來，在設(shè)備上應(yīng)用此技術(shù)開發(fā)新的診斷方法成為一個(gè)熱點(diǎn)[2]。

1 變壓器油枕介紹

變壓器油枕是變壓器的一個(gè)重要組成部分，它對(duì)變壓器冷卻循環(huán)中的儲(chǔ)油量進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證變壓器的正常工作溫度。當(dāng)變壓器油的體積隨著溫度的膨脹或者減小時(shí)，油枕起著調(diào)節(jié)油量，保證變壓器油箱內(nèi)經(jīng)常充滿油，同時(shí)由于安裝了油枕，使變壓器與空氣的接觸面減少，減緩了油的劣化速度，所以油枕對(duì)變壓器的正常運(yùn)行起著極其重要的保護(hù)作用[3]。

油枕的側(cè)面還裝有油位計(jì)，用來監(jiān)視油位是否正常，但油位計(jì)容易受到變壓器油的沉淀而堵塞，造成假油位現(xiàn)象，干擾了電氣運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)變壓器油量的判斷。若變壓器長期處于變壓器油不足的情況，將會(huì)導(dǎo)致變壓器溫度升高而過熱，嚴(yán)重時(shí)還可能會(huì)導(dǎo)致變壓器著火、爆炸的事故。使用紅外熱像儀可對(duì)變壓器油枕的油位及油位計(jì)進(jìn)行檢測，確保變壓器的冷卻循環(huán)正常運(yùn)行。

2 變壓器熱像圖

變壓器投入運(yùn)行后，其自身的負(fù)載損耗和空載損耗將使絕緣油的溫度上升，由于總體油量大且設(shè)備結(jié)構(gòu)的特異性，各部分的油溫有所差別，反映在變壓器外表面的溫度亦呈現(xiàn)差異[4]。一般變壓器的油箱頂部溫度最高，向上到油枕及向下到箱底均有所下降。油枕內(nèi)因?yàn)榻^緣油對(duì)膠囊、空氣和金屬外殼的散熱特性的不同(傳導(dǎo)散熱遠(yuǎn)強(qiáng)于輻射散熱)，如圖1所示，油枕內(nèi)油面處將會(huì)出現(xiàn)明顯的溫度差值。利用紅外熱像儀拍攝的設(shè)備外表熱圖像，并通過對(duì)熱圖像的溫度分布分析，可以確認(rèn)變壓器油枕內(nèi)部的實(shí)際油面[5]。熱圖像上有一明顯的溫度分界線，對(duì)于易出現(xiàn)假油面的全密封變壓器，使用該測試方法可以幫助運(yùn)行人員巡檢時(shí)更好的判斷油位，防止出現(xiàn)誤判斷而進(jìn)行停電檢修，更好的保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

圖1 主變油枕散熱示意圖

3 利用紅外熱像儀測量油枕油位的方法

一般來說，變壓器油枕的油位應(yīng)在整個(gè)油枕的二分之一至三分之二處，油過少不足以進(jìn)行變壓器油的補(bǔ)充，油過滿則可能因受熱膨脹而發(fā)生油枕或管路的漲裂。

油枕油位的高低除了與變壓器運(yùn)行溫度、負(fù)荷輕重、油箱滲漏等情況有關(guān)外，還與環(huán)境的溫度有密切的關(guān)系。例如冬季戶外氣溫低，油位往往會(huì)低于油位計(jì)的低限刻度，故應(yīng)加強(qiáng)檢測、及時(shí)加油。

圖2 變壓器油枕的液位線

4 應(yīng)用效果實(shí)例

(1)實(shí)例一

2012年6月5日下午3點(diǎn)，天氣陰，微風(fēng)，小組利用紅外熱像儀對(duì)35千伏橋頭變#2主變油枕油溫進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)油枕熱像圖中有一個(gè)清晰的分界線，如圖3所示。實(shí)際記錄數(shù)據(jù)如下：#2主變油枕油溫48℃，油位指示：5（滿刻度為10），環(huán)境溫度：24℃，拍攝距離：6米，紅外熱像儀型號(hào)：廣州颯特SAT-S120。

圖3 #2主變油枕熱像分布圖

結(jié)論：由圖3及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：#2主變油枕熱像分布圖中間層有一明顯的分界線，反映出油枕油位約為滿刻度的1/2，與實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)一致。

(2)實(shí)例二

2012年8月5日凌晨1點(diǎn)零5分，小組利用紅外熱像儀對(duì)35千伏橋頭變#2主變油枕油溫進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)油枕熱像圖中有一個(gè)清晰的分界線，如圖4所示。實(shí)際記錄數(shù)據(jù)如下：#2主變油枕油溫45℃，油位指示：4（滿刻度為10），環(huán)境溫度：25℃，拍攝距離：6米，紅外熱像儀型號(hào)：廣州颯特SAT-S120。

圖4 #2主變油枕熱像分布圖

結(jié)論：由圖4及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：#2主變油枕熱像分布圖中間層有一明顯的分界線，反映出油枕油位約為滿刻度的40%，與實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)一致。

5 結(jié)束語

理論分析和現(xiàn)場實(shí)測表明，通過電氣設(shè)備熱圖像的溫度分布，分析判斷全密封變壓器油枕的油位是一項(xiàng)有效的方法。

紅外熱像儀技術(shù)診斷全密封變壓器油枕的油位是一簡便可靠的方法，熱圖像分析中尤其重要的是應(yīng)結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)和測試經(jīng)驗(yàn)，具體問題具體分析，綜合判斷測試結(jié)果，只有這樣才能避免誤判斷。

[1] 董其國.紅外診斷技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[2] 袁世祿.應(yīng)用紅外熱像儀檢測變壓器套管嚴(yán)重缺油[J].華北電力技術(shù)，1999（4）：48.

[3] 越陳熙.膠囊式儲(chǔ)油柜假油位故障排查及處理方法[J].變壓器，2007（12）：67-69.

[4] 張啟清.電力變壓器故障紅外診斷專家系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2002，26（9）：18-21.

[5] 陳衡.電力設(shè)備故障紅外診斷[M].北京：中國電力出版社，1998.

聯(lián)系方式：13566605631 E-mail：hzj103@126.com

何整杰，（1986），男，湖北孝昌人，研究生，工程師，長期從事電力一線生產(chǎn)工作。